1-homeostasie-du-glucose

HOMEOSTASIE DU GLUCOSE-ROLE DU FOIE
I. Apports en glucose
A. Glucose exogène : alimentation
On a un apport de glucose via :
 Le lactose qui est formé de glucose et de galactose. On retrouve cet apport dans le lait. Le
lactose est hydrolysé par la lactase. On peut avoir des intolérances au lactose chez les
personnes consommant peu de lait.
 Le saccharose (sucre de table) qui est formé de glucose et de fructose.
Ces deux composés ont un index glycémique élevé (faculté de faire monter la glycémie), ils libèrent
tout de suite du glucose.
 L'amidon et le glycogène qui sont des polymères de glucose. Dans ce cas, la libération du
glucose est lente, ainsi, l'index glycémique est peu élevé.
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
1
B. Glucose endogène
La glycémie doit toujours rester près de 5 mmol/L. Lors du jeûne, le glucose est fourni par deux voies
métaboliques.
1. Glycogènolyse
Le glycogène constitue la réserve immédiatement utilisable du glucose, suffisante pour 10-12h de
jeûne. Ainsi, le matin nous sommes déjà un peu en hypoglycémie.
Le glycogène subit une phosphorolyse (coupure avec addition de phosphate sur un des deux
composés libérés) (différent de l'hydrolyse où on a une coupure avec addition d'eau) donnant un
glycogène (n-1) et du glucose sous forme de G-1P, transformé en G-6P par une isomérase.
Le muscle utilise le G-6P sur place pour la production d'énergie par la glycolyse.
Seul le foie peut libérer du glucose pur grâce à la G-6P phosphatase : il permet de remonter la
glycémie lors d'un jeûne.
2. Gluconéogenèse (GNG)
a. Définition
C'est la synthèse du glucose à partir de squelettes carbonés d'au moins 3 carbones. Le glucose étant
composé de 6 carbones, il lui faut 2 fois 3C que l’on trouve dans :
 Le glycérol (3C) qui provient de l'hydrolyse des triglycérides
 Le lactate (3C) qui provient de la glycolyse anaérobie, produit par les muscles et les
hématies.
 Les acides aminés qui proviennent de l'hydrolyse des protéines musculaires.
Cette voie nécessite de l'énergie (ATP) et des équivalents réducteurs (NADH)
Le taux des enzymes de la gluconéogenèse est augmenté par les glucocorticoïdes (exemple :
cortisol), sécrétés lors du jeûne.
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
2
b. Remarque importante
Les acides gras qui sont dégradés par béta-oxydation en acétate (2C) ne peuvent pas donner du
glucose.
c. Localisation
La gluconéogenèse se fait essentiellement dans le foie (et secondairement dans les reins).
d. Rôle de la gluconéogenèse
Elle permet le maintient de la glycémie lors du jeûne et l'élimination du lactate qui provoque la
fatigue musculaire.
e. Exemple du pyruvate
Le glucose lors de la contraction musculaire est transformé en pyruvate. Ce pyruvate est transformé
par transamination (gain de groupement NH2) en alanine.
Cette alanine est retransformée en pyruvate par transamination (perte de groupement NH2) dans le
foie. Il redonnera le glucose par la gluconéogenèse.
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
3
II. Utilisation du glucose
A. Glycolyse
C'est la dégradation du glucose pour fournir de l'énergie (formation d'ATP)
Selon la disponibilité en oxygène pour les chaînes mitochondriales, on distinguera donc deux types
de glycolyse
1. Glycolyse aérobie
C'est la voie la plus rentable en énergie et donc la voie préférentielle. Mais cette voie nécessite la
présence de mitochondries. Elle est donc absente des hématies.
On récupère 6 molécules de CO2 et 38 d’ATP. Elle se déroule dans toutes les cellules et surtout au
niveau du cerveau.
2. Glycolyse anaérobie
a. Généralités
Dans ce cas, l'oxydation du glucose est incomplète. Cette voie existe dans :
 Les hématies car elles n'ont pas de mitochondries
 Les muscles lors d'un effort intense (les chaînes respiratoires des mitochondries sont alors
saturées).
Le glucose subira une coupure en deux morceaux de 3 carbones donnant 2 lactates et 2 ATP.
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
4
b. Rappels
Le muscle non entraîné, lors d'un effort, n'a pas suffisamment de mitochondries et d'O2 pour
réoxyder le NADH par la chaine respiratoire.
Il est donc forcé de réoxyder le NADH produit en formant du lactate.
La réaction de transformation du pyruvate en lactate est réversible (d'où le nom de l'enzyme :
lactate déshydrogénase (LDH).
La LDH est cytoplasmique, son relargage dans le milieu extracellulaire signe une souffrance
cellulaire et une cytolyse. On la dose dans le sang pour rechercher un traumatisme.
Un excès de lactate sanguin entraîne une acidose.
e. Elimination du lactate par gluconéogenèse : Le cycle du lactate
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
5
B. Glycogénogenèse
Lorsque tout les besoins en énergie sont comblés, l'excès de glucose est mis en réserve par cette
voie dans les muscles et le foie.
Le glycogène est composé de n glucoses. Pour passer à n+1 glucose, on a besoin que le glucose
arrive sous forme activé, c'est-à-dire lié à l'UDP. C'est l'UDP-G qui donne son glucose au glycogène
en formation, libérant le nucléotide UDP.
La synthèse de glycogène nécessite du glucose et de l'énergie (ATP et UTP) pour synthétiser la forme
active du glucose UDP-glucose.
Cette voie de la glycogénogenèse est
 Favorisée par l'insuline (hypoglycémiante) qui favorise toutes les voies métaboliques de
synthèse de réserve.
 Inhibée par l'adrénaline et le glucagon (hyperglycémiants).
Mais la réserve de glycogène est limitée en poids (le foie et les muscles ont des volumes limités). Il
faut donc stocker l'excès éventuel de glucose sous une autre forme plus compacte.
C. Synthèse des acides gras et des triglycérides (Foie, tissu adipeux)
Cette voie est favorisée par l'insuline, hormone qui favorise toutes les réserves.
Le glucose fournit tout pour la synthèse des triglycérides :




L'ATP
L'acétyl-Coenzyme A par la voie de la glycolyse
Le NADPH par la voie des pentoses
Et l'α-glycérol phosphate accepteur d'acide gras.
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
6
Le glucose peut se transformer en acide gras, par contre l'inverse est impossible. On ne peut pas
passer d'acides gras au glucose.
Le foie exporte les triglycérides vers tous les organes par les VLDV, alors que le tissu adipeux les
stocke. Ce tissu a un volume quasi-illimité.
D. Synthèse de composés azotés
1. Acides aminés non indispensables
Cette voie est dépendante des besoins en acides aminés.
Les acides aminés non indispensables sont synthétisables à partir :
 D'intermédiaire de la glycolyse :
 Le DHAP : Dihydroxy Acétone Phosphate (3C) qui peut donner la sérine (Ser)
 Le pyruvate (3C) au bout de la glycolyse anaérobie peut donner l'alanine (Ala)
 D'intermédiaires du cycle de Krebs par transamination (ajout d'un groupe –NH2) :
 L'OA : oxalo-acétate (4C) au début du cycle de Krebs donne l'aspartate (Asp)
 L'alpha CG : Alpha céto glutarate, homologue supérieur de l'oxalo-acétate (5C) donne le
glutamate (Glu)
2. Bases purique et pyrimidiques
Les intermédiaires du cycle de Krebs (α-cétoglutarate, l'oxalo-acétate et le succinyl-CoA) permettent
la synthèse des bases puriques et pyrimidiques. Ce sont des constituants de l'ADN et de l'ARN.
3. Du noyau héminique (noyau tétrapyrrol + Fe)
Les intermédiaires du cycle de Krebs (α-cétoglutarate, l'oxalo-acétate et le succinyl-CoA) permettent
la formation du noyau héminique (noyau tétrapyrrol + Fe) qui est un constituant de l'hémoglobine
(transporteur d'O2) et des cytochromes (transporteur d'électrons).
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
7
III. Régulation de la glycémie
Cette régulation est très précise, on sort peu de la limite normale de la glycémie (5mmol/L). Elle met
en jeu une coopération entre les tissus. La régulation des voies métaboliques se fait au niveau des
enzymes clefs. Ce sont les enzymes qui fonctionnent le plus lentement dans une voie métabolique.
Les régulations peuvent se faire par :
 Allostérie
 Phosphorylation/déphosphorylation
 Synthèse de l'enzyme sous l'effet d'hormones.
A. Période alimentaire (post prandiale)
Lors de cette période, l'hyperglycémie entraine une sécrétion d'insuline hypoglycémiante. Il s'ensuit
une augmentation des voies d'utilisation du glucose.
La sécrétion d'insuline augmente la captation du glucose par les cellules ainsi que sa
phosphorylation en G-6P. Elle augmente la glycolyse, la glycogénogenèse et la voie des pentoses
donnant du NADPH.
Au niveau des lipides, l'insuline favorise la synthèse et la mise en réserve des acides gras. On aura
donc une synthèse des acides gras à partir du glucose et une synthèse des triglycérides avec les
acides gras endogènes et exogènes.
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
8
B. Jeûne
Lors de cette période se mettent en place des voies d'épargne du glucose pour le réserver au
cerveau et des voies d'utilisation des réserves glucidiques (glycogène) et lipidiques (triglycérides).
L'hypoglycémie entraîne une sécrétion d'adrénaline et de glucagon ainsi qu'une hormone du stress
le cortisol (dans la 2ème phase du jeûne, après 10h de jeûne).
On a donc une mobilisation des réserves de glucides. On a donc peu d'insuline circulant. Toutes les
voies de mise en réserve diminuent, le glucose est réservé au cerveau.
On a le maintient de la glycémie par augmentation de la glycogénolyse et de la gluconéogenèse.
On a donc mobilisation des réserves d'acides gras. On a l'hydrolyse des triglycérides du tissu
adipeux, une β-oxydation des acides gras et une cétogenèse par manque d'oxalo-acétate utilisé
pour la gluconéogenèse.
1. Voies métaboliques permettant d'éviter la chute de la glycémie
On retrouve :
 La β oxydation des acides gras pour la production d'énergie. Le glucose est épargné pour le
cerveau et les hématies
 La glycogénolyse, c'est-à-dire destruction de la réserve de glucose
 La néoglucogenèse à partir des acides aminés de la dégradation des protéines musculaires
 La cétogenèse qui est la synthèse des corps cétoniques à partir de l'acétylCoA dans le foie.
A partir de 2 Acétyl-CoA on forme soit du cholestérol, soit les 3 corps cétoniques :
 L'acéto acétate (C4)
 L'acétone (C3)
 La β hydroxy butyrate (C4)
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
9
Ces corps cétoniques sont toxiques car ils abaissent le pH du sang provoquant une acidose. Si cette
acidose est trop élevée, elle peut conduire au coma. C'est le mécanisme qui se déroule lors du coma
diabétique.
L'acétone est un composé volatile qui est éliminé par les poumons et est retrouvable dans l'haleine
des diabétiques.
2. Conséquences
La cétogenèse est augmentée (foie), car l'oxalo-acétate qui permet l'entrée de l'acétylCoA dans le
cycle de Krebs sort de la mitochondrie pour la néoglucogenèse.
Les corps cétoniques sont une forme de réserve et de transport d'acétate. Synthétisés dans le foie,
ils seront exportés vers les autres tissus.
On a l'oxydation des corps cétoniques pour la production d'énergie dans tous les autres tissus, y
compris le cerveau.
IV. Pathologies
A. L'hypoglycémie
L'hypoglycémie est très rare, même en cas de malnutrition.
On l'observe dans les tumeurs du pancréas ou insulinomes où l'on a une hypersécrétion d'insuline.
B. Hyperglycémie
1. Causes
L'hyperglycémie est fréquente : elle est due à une suralimentation glucidique accompagnée de
sédentarité. Elle est associée à un dépassement des mécanismes de régulation de la glycémie. On
observe alors une glycosurie (diabète).
Elle peut être également due à l'adjonction de médicaments, comme le cortisol pour ses propriétés
anti-inflammatoires. Or le cortisol favorise la gluconéogenèse aux dépens des acides aminés.
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
10
2. Diabètes
Il existe deux types de diabète :
a. Le diabète de type I ou DID : Diabète insulino-dépendant
Ce diabète est du à une carence en insuline. C'est le diabète maigre du sujet jeune (avant 40 ans).
b. Le diabète de type II ou NDID : Non insulino-dépendant
Ce diabète atteint 6% des français. Il est associé à :
 Un défaut de sécrétion d'insuline en réponse au glucose
 Un défaut de signalisation de l'insuline ou insulino-résistance
C'est le diabète gras de l'adulte qui touche 60 à 90% des obèses. Ce diabète est donc lié à une
surcharge pondérale et apparaît chez 2/3 des obèses.
Il est lié également à une hypertension et une hypertriglycéridémie : c'est le syndrome
métabolique.
Une normalisation du poids entraîne souvent une normalisation de la glycémie et des triglycérides.
Pour contrôler et dépister ce diabète, il suffi de réaliser une glycémie à jeûne qui sera trop élevée.
3. Complications du diabète
Elles sont dues à la glucotoxicité.
Le glucose, en excès, se fixe passivement sur toutes les protéines (sériques et tissulaires) provoquant
leur glycation. Ces protéines ne seront donc plus reconnues car glyquées.
Les signes cliniques sont :
 Un vieillissement prématuré des tous les tissus
 Des complications vasculaires et rénales
Le suivi du patient diabétique est fait pas le dosage de l'hémoglobine glyquée HbA1c.
Noémie VAUCHER
Kevin CHEVALIER
11